JP2012252040A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板とマスクとの隙間への付着物の噛み込みを検出でき、マスクの疵付きを防止でき高い露光精度を維持できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置１は、基板２に転写すべきパターンが形成されたマスク１２が設けられており、光源１１から出射された露光光を透過させて基板２にパターンを露光する。基板２は、ステージ１０により、マスク１２に対してスキャン方向に移動される。マスク１２はマスクホルダ１３に保持され、マスクホルダ１３には、加速度センサ１４が設けられている。そして、加速度センサ１４によりマスク１２の鉛直方向の加速度を検出する。判定部１６は、加速度センサ１４の検出結果が所定値を超えたか否かを判定し、この判定結果に基づいて、ステージ１０を制御する制御部１５は、ステージ１０による基板２の移動を継続又は停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光対象の基板とマスクとの間に形成された隙間が極めて小さいプロキシミティ方式の露光装置に関し、特に、基板をマスクに対して相対的に移動させて露光する場合に、基板とマスクとの間に付着物を噛み込んだことを検出でき、マスクの疵付きを防止でき高い露光精度を維持できる露光装置に関する。

従来、液晶ディスプレイパネル等のガラス基板等を露光する際には、光源から出射した露光光をマスクに入射させ、マスクに形成されたパターンを介して透過光を基板に照射して露光することが行われている。このような露光装置としては、レンズ及びミラー等を使用してマスクのパターンを露光対象の基板上に投影するプロジェクション方式の露光装置と、マスクと基板との間に例えば数十乃至２００μｍ程度と極めて小さい隙間を設け、マスクのパターンを基板上に転写するプロキシミティ方式の露光装置とが一般的に使用されている。

マスクと基板との隙間が極めて小さいことから、プロキシミティ方式の露光装置においては、微小な振動により、マスクと基板とが接触しやすい。また、連続露光の場合には、マスク又は基板に付着した微小な付着物が、マスクに対する基板の相対的移動により、基板とマスクとの間に噛み込まれた状態で移動されやすい。よって、プロキシミティ方式の露光装置は、基板とマスクとの接触、又は付着物とマスク又は基板との接触により、露光精度が低下したり、マスクが疵付きやすい。

特許文献１においては、マスクに薄膜状の保護材（ペリクル）を装着し、マスクパターンへの微小な汚染物質の付着を防止した露光装置が開示されている。また、特許文献２には、地震の発生又は露光装置の周辺に発生した振動により、マスクと基板とが接触してマスクが疵付くことが開示されており、振動に起因するマスクの疵付きを防止するために、露光装置の基台又は枠体に加速度センサを設置し、この加速度センサが検出した振動が大きい場合に、マスクの側部を支持するエアクッションを膨張させ、マスクと基板との間隔を広げるか、又はマスクに設けたエアバッグ（干渉部材）を膨張させる技術が開示されている。

特許文献３には、基板を支持するウエハステージ及びマスクを支持するマスクステージを夫々エアマウント（空気バネ）を介して基台に取り付けた露光装置が開示されており、マスクステージに設置された加速度センサにより振動を検出し、検出した振動に基づいて、各エアマウントへの空気圧を調節し、これにより、露光装置の振動を抑制している。

特開２００２−３３２５８号公報 特開２０１０−２６６７６４号公報 特開２００９−２８３７９０号公報

しかしながら、上記特許文献１乃至３は、いずれも、マスク又は基板に例えばガラスの欠片等の付着物が付着していた場合においては、これを検出することができず、連続露光の場合には、マスクに対する基板の相対的移動により、付着物がマスクと基板との間に噛み込まれた状態で移動されてしまう。特許文献１においては、マスクに保護材を設けているものの、この薄膜状の保護材は、微小な汚染物質の付着の防止を目的とするものであり、ガラスの欠片等の硬質な付着物をマスク及び基板間に噛み込んだ場合には、容易に疵付いてしまう。よって、特許文献１乃至３の技術によっても、付着物によるマスクの疵付きを防止することはできない。

また、疵付いたマスクにより露光された基板は、液晶ディスプレイパネル等の表示装置に組み立てるまで、露光領域に所定の露光精度が得られていないことを検査することができない。また、従来の露光装置は、マスクが疵付いた時点を特定できる構成を有しないことから、マスクが疵付いて所定のパターンを露光できない状態で、一度に数千枚程度の基板が露光されてしまう。よって、所定のパターンが形成されていない基板を装着した液晶ディスプレイパネルが多数製造されることになり、歩留まりが大きく低下するという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板とマスクとの隙間への付着物の噛み込みを検出でき、マスクの疵付きを防止でき高い露光精度を維持できる露光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る露光装置は、露光光を出射する光源と、露光対象の基板に転写すべきパターンが形成され前記光源からの露光光を透過させることにより前記パターンを前記基板に露光するマスクと、このマスクを保持する枠状のホルダと、前記基板を前記マスクに対して水平の第１方向に相対的に移動させる搬送部と、この搬送部を制御する制御部と、前記ホルダに設けられ少なくとも鉛直方向における前記マスクの加速度を検出する加速度検出部と、この加速度検出部が検出した前記マスクの鉛直方向における加速度が所定の閾値を超えたか否かを判定する判定部と、を有し、前記制御部は、前記判定部が前記マスクの鉛直方向における加速度が所定の閾値を超えたと判定した場合に、前記マスクに対する前記基板の相対的移動を停止させることを特徴とする。なお、本発明において、マスクの鉛直方向における加速度の閾値とは、各露光装置に固有の数値であり、マスク及び露光対象物にガラスの切片等の付着物がない場合に、露光光に対して基板を連続的にスキャンする際に発生しうる加速度の最大値を意味する。

本発明に係る露光装置において、例えば前記加速度検出部は、前記マスクの鉛直方向の加速度のうち、前記基板の搬送に伴って発生する加速度成分を除外して検出する。また、例えば前記判定部は、前記基板が前記マスクに対して相対的に前記第１方向に移動されていないときには、前記マスクの鉛直方向における加速度が前記閾値を超えたか否かの判定を行わない。

本発明の露光装置は、マスクを保持するホルダには、マスクの鉛直方向における加速度を検出する加速度検出部が設けられており、判定部は、加速度検出部が検出したマスクの鉛直方向の加速度が所定の閾値を超えたか否かを判定する。そして、制御部は、判定部がマスクの鉛直方向における加速度を所定の閾値を超えたと判定した場合には、マスクに対する基板の相対的移動を停止させる。これにより、基板又はマスクに付着した付着物が基板とマスクとの隙間に噛み込まれた場合には、マスクが鉛直方向に大きく振動し、制御部は、搬送部による基板の搬送を停止するため、付着物の噛み込みを速やかに検出することができる。また、仮に、付着物によりマスクが疵付いた場合においても、付着物を噛み込んだ時点でマスクの疵付きを検出することができるため、疵付いたマスクを取り換えることにより、製造される基板の露光精度を高く維持できる。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係る露光装置を示す正面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る露光装置による付着物の噛み込みの検出を示す平面図、（ｂ）は従来の露光装置により付着物を噛み込んだ状態を示す平面図である。 （ａ）は大型の基板を露光する際におけるマスクのシフトを示す平面図、（ｂ）は共取りを行う場合におけるマスクのシフトを示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係る露光装置を示す正面図である。図１に示すように、本発明の露光装置１は、従来の露光装置と同様に、光源１１及びマスク１２が設けられており、マスク１２は、露光対象の基板２に露光すべきパターンが形成されており、その縁部を枠状のマスクホルダ１３により保持されている。本実施形態に係る露光装置は、所謂プロキシミティ方式（近接露光）の露光装置であり、光源１１から出射した露光光１１０をマスク１２に透過させてパターンを基板２に転写する。露光装置１は、基板２を載置するステージ１０を有し、光源１１から露光光１１０を出射した状態で、ステージ１０をマスク１２に対して相対的に１方向に移動させることにより、ステージ１０上の基板２を露光光にスキャンさせることができる。このステージ１０の移動は、制御部１５により制御されている。

本実施形態のようなプロキシミティ方式の露光装置においては、基板２とマスク１２との間の隙間が例えば数十乃至２００μｍ程度と極めて小さく設けられている。よって、基板２又はマスク１２に例えばガラスの欠片等の付着物３が付着している場合には、連続露光により、この付着物３がマスク１２に対してスキャン方向に搬送され、やがて、付着物３が基板２とマスク１２との間に噛み込まれてしまう。従来のプロキシミティ方式の露光装置においては、この付着物３の噛み込みを検出する構成は設けられておらず、従って、基板２とマスク１２との間に付着物３が噛み込まれても、露光は継続される。これにより、図２（ｂ）に示すように、位置３ａにて基板２とマスク１２との間に噛み込まれた付着物３は、マスク１２と連続的又は断続的に接触してマスク１２の下面に疵を付けながら、マスク１２の下方領域から排出される（位置３ｂ）。しかし、従来の露光装置においては、マスクが疵付いた時点を検出する構成を有しないため、付着物３により疵が付いたマスク１２を使用して、多数の基板が露光されてしまい、これにより、液晶ディスプレイパネル等の歩留まりが大きく低下するという問題点があった。

本実施形態においては、マスクホルダ１３の側部に加速度センサ１４が設けられており、この加速度センサ１４により、マスク１２の少なくとも鉛直方向における加速度を検出する。即ち、基板２とマスク１２との間に異物を噛み込んだ場合には、マスク１２の鉛直方向における加速度が瞬間的に増大するが、加速度センサ１４により、この鉛直方向の加速度を検出する。図１に示すように、加速度センサ１４は判定部１６に接続されており、加速度センサ１４が検出したマスク１２の鉛直方向の加速度が所定値よりも大きいか否かを判定する。判定部１６はステージ１０を制御する制御部１５に接続されており、判定部１６による前記判定結果が制御部１５に送信される。

制御部１５は、判定部１６から送信された判定結果に基づいて、ステージ１０の駆動を継続又は停止させるように構成されている。即ち、図１（ａ）に示すように、基板２又はマスク１２に付着物がない場合には、付着物の噛み込みがないことから、マスク１２の鉛直方向における加速度の急激な増加はなく、マスク１２が疵付く虞もないため、制御部１５は、ステージ１０の駆動を継続させ、基板２に対する露光光１１０のスキャンを継続させる。一方、図１（ｂ）に示すように、基板２とマスク１２との間に付着物３が噛み込まれた場合には、マスク１２は、鉛直方向の加速度成分が瞬間的に増大し、通常の連続露光の際に発生しうる鉛直方向の加速度よりも大きくなる。よって、判定部１６は、制御部１５に、マスク１２の鉛直方向の加速度が所定値よりも大きくなったという信号を送信する。この場合には、制御部１５は、マスク１２が疵付いた虞があることから、ステージ１０の駆動を停止させ、基板２に対する露光光１１０のスキャンも停止される。なお、マスク１２の鉛直方向の加速度成分の所定値とは、各露光装置に固有の数値であり、マスク１２及び基板２にガラスの切片等の付着物がない場合に、露光光１１０に対して基板を連続的にスキャンする際に発生しうる加速度の最大値である。

本実施形態の露光装置は、マスクホルダ１３にマスク１２の鉛直方向における加速度を検出する加速度センサ１４が設けられており、この加速度センサ１４による検出結果を判定する判定部１６と、判定部１６による判定結果に基づいてステージ１０の駆動を継続又は停止させる制御部１５とが設けられていることにより、付着物３が基板２とマスク１２との間に噛み込まれた場合には、これを即時、検出することができる。よって、マスク１２の疵付きを最小限に抑えることができる。

また、仮に、付着物３の噛み込みによりマスク１２が疵付いたとしても、正常な露光精度が得られない基板２は、露光が進行していた基板２だけで済む。そして、疵付いたマスク１２を交換すれば、高精度の露光を再開することができ、基板２の露光精度を高く維持できる。よって、マスク１２に疵がついた状態で、無駄に基板２を露光することが防止され、基板２の歩留まりを著しく向上させることができる。

なお、露光装置１には、加速度センサ１４に接続されるように、マスク１２の加速度の時間的変化を記録するロギング装置を設けることができ、ロギング装置に記録されたマスク１２の加速度データを解析に使用することができる。例えば、マスク１２の鉛直方向における加速度をデータ解析することにより、付着物３の噛み込みの検出精度を向上させることができる。

また、マスク１２を取り付けるか、又は交換するためのマスク取付装置が設けられている場合においては、マスク取付装置のシーケンス回路は、制御部１５及び判定部１６に接続されることができる。即ち、マスク１２をマスクホルダ１３に取り付けるシーケンスが進行している間は、制御部１５は、ステージ１０の駆動を停止させ、また、判定部１６によるマスク１２の加速度の判定を行わない。

次に、本実施形態に係る露光装置の動作について説明する。通常の連続露光の場合と同様に、先ず、ステージ１０上に基板２を載置する。次に、基板２の露光開始位置がマスク１２の下方となるように、制御部１５による制御によりステージ１０を移動させる。そして、この状態で、光源１１からの露光光１１０の出射を開始する。すると、光源１１から出射された露光光１１０は、マスク１２のパターンに透過され、基板２には、このパターンが転写される。

この状態で、露光光１１０の照射を継続しながらステージ１０を移動させていくと、図２（ａ）に示すように、露光領域２１がスキャン方向に沿って帯状に延びるように形成されていく。この基板２に対する露光光のスキャン時においても、マスク１２は、鉛直方向に微小な振幅で振動しており、加速度センサ１４は、マスク１２の鉛直方向における加速度を検出し、検出結果を判定部１６に送信する。判定部１６は、加速度センサ１４による検出結果が所定の閾値を超えたか否かを判定する。付着物の噛み込みがない場合には、マスク１２の鉛直方向における加速度は急激に増大することはなく、よって、マスク１２の加速度が前記閾値を超えることはない。よって、判定部１６は、マスク１２の加速度が閾値以下であるという信号を制御部１５に送信する。制御部１５は、判定部１６から受信した信号に基づき、マスク１２が疵付く虞がないことから、ステージ１０の駆動を継続させ、基板２のスキャンを継続させる。

基板２上又はマスク１２の下面に例えばガラスの切片等の付着物３が付着している場合には、この付着物３は、マスク１２に対する基板２の相対的スキャンに伴い、基板２のスキャン方向に移動されていく。そして、図２（ａ）に示すように、付着物３は、マスク１２と基板２との間に噛み込まれる（位置３ａ）。すると、加速度センサ１４が検出するマスク１２の鉛直方向における加速度が急激に増大し、前記閾値を超える。判定部１６は、加速度センサ１４から受信した加速度の検出結果に基づき、マスク１２の鉛直方向の加速度が閾値を超えたという信号を制御部１５に送信する。制御部１５は、判定部１６から受信した信号に基づき、ステージ１０の駆動を停止させ、基板２のスキャンを停止させる。また、光源１１からの露光光１１０の出射も停止される。

このように、本実施形態においては、付着物３の噛み込みにより、マスク１２が疵付いた虞がある場合には、基板２の搬送が停止されるため、付着物３によるマスク１２の疵付きを最小限に抑えることができる。そして、ステージの駆動が停止されたら、例えばマスク１２が疵付いたか否かを確認でき、付着物３がある場合には、その除去も円滑に行うことができる。マスク１２を例えば目視により確認した際に、疵付きが発生していない場合、又は疵付きの度合いが極めて小さく、同じマスク１２を使用して露光を継続しても所定のパターンを露光できる場合は、付着物３を除去するだけで同じマスク１２を使用して、露光を再開することができる。一方、マスク１２が所定のパターンを露光できない程度まで疵付いている場合には、マスク１２が疵付いた時点で露光が進行していた基板２のみを廃棄し、疵が付いたマスク１２を交換することにより、高精度の露光を再開できる。

よって、本実施形態の露光装置によれば、マスクの疵付きを速やかに検出でき、マスクが疵付いて所定のパターンを露光できない状態で数千枚もの基板が露光されるというようなことがないため、液晶ディスプレイパネル等の表示装置の歩留まりを著しく向上させることができる。

なお、本発明においては、加速度センサ１４は、マスク１２の鉛直成分の加速度のうち、基板２の搬送に伴って発生する加速度成分を除外した加速度を検出するように構成することができる。即ち、通常の連続露光時に発生するマスク１２の鉛直方向の加速度は、付着物３の噛み込みが発生した際の加速度の変化に比して極めて小さい。そこで、基板２の搬送に伴って発生する微小な加速度については、例えばフィルタリングにより除去し、噛み込み等によりマスク１２に発生する大きな加速度のみを加速度センサ１４により検出できるように構成してもよい。

また、露光装置には、露光装置の周囲に発生する振動を検出する第２の加速度センサを設けることができる。即ち、例えば地震等の振動により、露光装置の周囲に鉛直方向の大きな加速度が生じた場合には、この第２の加速度センサによる検出結果を加速度センサ１４の位置における加速度に補正した上で、加速度センサ１４が鉛直方向におけるマスク１２の加速度として検出した数値から前記補正値を差し引いて、判定部１６における判定に使用することができる。

更に、本実施形態においては、加速度センサ１４により、マスク１２の鉛直方向における加速度のみが検出された場合を説明したが、加速度センサ１４は、マスク１２の水平方向における加速度を検出可能に構成されていてもよい。例えば、加速度センサ１４は、３軸方向（鉛直方向、第１方向（スキャン方向）、第１方向に垂直の水平方向）におけるマスク１２の加速度を検出可能である。但し、付着物の噛み込みの検出には、マスク１２の鉛直方向における加速度のみを使用する。加速度センサ１４を３軸方向における加速度を検出可能に構成することにより、例えば大型の基板を露光する場合において、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

即ち、図２に示すように、本実施形態における基板２は、スキャン方向に垂直な水平の第２方向の幅が、マスク１２よりも若干大きく設けられているが、大型の基板を露光する際には、マスク１２の大きさを基板に対して大きくできない場合に、分割露光という手法が採用されている。即ち、図３（ａ）に示すように、大型の基板２０を露光する際には、基板２０を露光光に第１方向にスキャンした後、マスク１２及び光源１１の位置を基板２０に対して第１方向に垂直の第２方向にシフトし、その後、第１方向への露光光のスキャンを再開する。又は、基板２０の位置をマスク１２及び光源１１に対して第２方向にシフトする。マスク１２及び光源１１に対して基板２を相対的に第２方向にシフトするシーケンスが進行している間は、判定部１６によるマスク１２の加速度の判定を行わない。即ち、マスク１２の第２方向へのシフトの際には、基板２０とマスク１２との間に付着物を噛み込む虞はない。そして、ステージ１０により、基板２０に対して露光光をスキャンするシーケンスが進行している場合にのみ、付着物の噛み込みを判定できるように構成すれば、他の要因による噛み込みの誤検知を防止しながら、本発明の効果を十分に得ることができる。

また、図３（ｂ）に示すように、マスク１２０に複数種のパターン（図３（ｂ）においては２種類）が形成されており、マスク１２０を第１方向にシフトして、露光光が透過されるパターンを切り替える手法（共取りと称されている）においても、マスク１２０を第１方向にシフトするシーケンスが進行している間には、基板２とマスクとの間に付着物を噛み込む虞はない。よって、例えばマスク１２の第２方向における加速度が大きい場合には、判定部１６は、マスク１２が第２方向にシフトされていると判定し、鉛直方向におけるマスク１２の加速度の大小の判定を行わない。この場合においても、上記第２方向へのシフトの場合と同様に、他の要因による噛み込みの誤検知を防止でき、本発明の効果を十分に得ることができる。

１：露光装置、１０：ステージ、１１：光源、１１０：露光光、１２，１２０：マスク、１３：マスクホルダ、１４：加速度センサ、１５：制御部、１６：判定部、２，２０：基板、２１：露光領域、３：付着物

Claims (3)

1. 露光光を出射する光源と、露光対象の基板に転写すべきパターンが形成され前記光源からの露光光を透過させることにより前記パターンを前記基板に露光するマスクと、このマスクを保持する枠状のホルダと、前記基板を前記マスクに対して水平の第１方向に相対的に移動させる搬送部と、この搬送部を制御する制御部と、前記ホルダに設けられ少なくとも鉛直方向における前記マスクの加速度を検出する加速度検出部と、この加速度検出部が検出した前記マスクの鉛直方向における加速度が所定の閾値を超えたか否かを判定する判定部と、を有し、
   前記制御部は、前記判定部が前記マスクの鉛直方向における加速度が所定の閾値を超えたと判定した場合に、前記マスクに対する前記基板の相対的移動を停止させることを特徴とする露光装置。
2. 前記加速度検出部は、前記マスクの鉛直方向の加速度のうち、前記基板の搬送に伴って発生する加速度成分を除外して検出することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記判定部は、前記基板が前記マスクに対して相対的に前記第１方向に移動されていないときには、前記マスクの鉛直方向における加速度が前記閾値を超えたか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。

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